Wirtspflanzen sagen Insekten, wann sie längere Flügel wachsen und wandern dürfen

10 Kleine & Zerstörerische Kreaturen (Februar 2019).

Anonim

Wissenschaftler der Washington State University und der China Jiliang University haben herausgefunden, dass die Qualität der Reispflanzen dafür verantwortlich ist, ob der braune Zikadenputzer, ein großer Schädling auf Reis in Asien, kurze Flügel oder lange Flügel bekommt.

Die Größe des Flügels bestimmt, ob das Insekt lange Strecken zu anderen Pflanzen fliegen kann oder sich in der Nähe von Reispflanzen ernähren kann, sagte Laura Lavine, Professorin an der WSU-Abteilung für Entomologie.

"Es geht nur um die Menge an Glukose oder Zucker in der Pflanze", sagte Lavine. "Reispflanzen mit höheren Glukosespiegeln sind älter und sterben. Dieser Anstieg der Glukose führt dazu, dass sich adoleszente braune Zikaden zu den langflügeligen Erwachsenen entwickeln. Die Pflanze sagt dem Insekt wirklich, wie es wachsen soll."

Die Ergebnisse, die in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht werden, geben Wissenschaftlern ein mögliches Werkzeug in den technischen Möglichkeiten, den Schädling zu bekämpfen.

Mehr Zucker, Zeit zum Weitermachen

Während der Lebensdauer einer Reispflanze ändert sich das Verhältnis von Zuckern zu Aminosäuren. Während der frühen Wachstumsphase sind Reispflanzen eine gute Nahrungsquelle für Insekten. Diese jungen Reispflanzen haben einen relativ niedrigen Glukosespiegel und braune Zikaden brauchen kein neues Zuhause zu suchen. Sie entwickeln sich mit kurzen Flügeln und bei Frauen mit großen Ovarien. Die Jungpflanze ist gesund und bietet den Insekten reichlich Nahrung zum Überleben und Vermehren.

Aber wenn die Pflanzen altern, steigt der Glukosespiegel an. Dies löst eine Veränderung der jungen braunen Zikaden aus. Sie entwickeln sich mit langen Flügeln und kleinen Fruchtknoten und bereiten sich darauf vor, auf der Suche nach besserer Nahrung von der alten, weniger nahrhaften Reispflanze abzuwandern.

"Es ist eine einmalige Entscheidung", sagte Lavine, die am 1. Juli Entomologie-Lehrstuhl wurde. "Wenn die Entscheidung zu bleiben und zu reproduzieren oder zu migrieren und wegfliegen, ist der braune Zikaden in Schwierigkeiten. Wachsen kurze Flügel, wenn lange Flügel werden benötigt, um wegzuziehen und sie sterben. Wachsen lange Flügel, wenn sie mit kurzen Flügeln fertig werden konnten, und sie verlassen eine gesunde Nahrungsquelle und müssen unnötigerweise nach einem anderen Zuhause suchen. "

Sobald Insekten das Erwachsenenalter erreichen, können sie ihre Körperstruktur nicht verändern, sagte sie.

Zukünftige Auswirkungen

Die Hoffnung ist nun, dass diese Entdeckung gemacht wurde, andere Wissenschaftler könnten das Insekt manipulieren, um lange Flügel zu machen und zu verlassen. Der braune Pflanzenhopper Nilaparvata lugens Stål ist einer der zerstörerischsten Reisschädlinge der Welt und bedroht die Nachhaltigkeit der Reisproduktion und der globalen Ernährungssicherheit.

"Die Ergebnisse dieser Studie werden den Wissenschaftlern hoffentlich einen neuen Weg geben, herauszufinden, wie man die braune Zikade dazu bringt, sich in die falsche Form zu entwickeln, so dass sie sterben, bevor sie zu Schädlingen werden", sagte Lavine.

Nur Glukose

Der überraschendste Teil für die Forscher war, dass nur ein Faktor, Glukose, der einzige bestimmende Faktor war.

"Es war schwierig, Umweltsignale zu isolieren, die die Morphologie und das Verhalten von Insekten beeinflussen", sagte Lavine. "Aber es ist nicht für den braunen Pflanzenhopper. Der Glukosespiegel der Pflanze ist das Signal, ob sie bleiben oder gehen."

Ein Gutachter ihres Artikels schlug vor, dass sie in einem Labor mit braunen Zikaden experimentieren sollten, um zu sehen, ob das Hinzufügen von Glukose zu einem sich entwickelnden Käfer die Veränderung verursachte.

"Wir haben Glukose direkt in braune Zikaden injiziert und es hat funktioniert. Sie haben lange Flügel entwickelt, so als hätten sie sich von den alten Pflanzen ernährt", sagte Lavine. "Wir waren so überrascht, dass es so einfach war."

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